[发明专利]基于消息重排序和消息数目检验消息日志恢复方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式系统，尤其涉及一种基于消息重排序和消息数目检验消息日志恢复方法。

背景技术

基于消息日志的恢复协议依赖于分段确定性假设（PWD）。根据这一假设，一个进程的执行分为若干个状态间隔（state interval），每个状态间隔以一个不确定事件的执行作为此间隔的开始，后接若干个确定事件的执行。根据PWD假设，消息接收事件是不确定性事件，而消息发送事件和进程的内部事件是确定性事件；因此，一个状态间隔往往是以一个消息的接收事件的执行作为状态间隔的开始，后接若干个进程内部事件和消息发送事件的执行。

若某个进程的状态间隔依赖于一个不确定性事件（例，消息接收事件）且此事件在恢复进程中不能被重新生成，则此进程被称之为孤儿进程。在分段确定性假设（PWD）下，若进程p接收消息m_i后发送消息m_j至进程q，则进程q接收m_j后的状态间隔依赖于进程p接收m_i后的状态间隔。若进程p在发送消息m_j后未将所接收消息m_i的必要信息保存至日志文件随之p发生故障，则m_i的接收事件在恢复进程中是不可恢复的；依赖于p进程的m_i接收事件的进程q成为孤儿进程。所有日志恢复协议要求系统回滚（rollback）恢复时系统的全局状态不能包含任何孤儿进程。

传统的悲观和乐观消息日志故障恢复协议不得不在两个相互冲突的目标之间做出平衡：或者进程之保存消息必要信息至日志文件与进程间的通信异步地进行，以提高进程无故障时的性能，此种情况下可能存在孤儿进程；或者在进程无故障运行时保存所有必须的信息以便在发生故障时快速恢复故障进程，此种情况下不存在孤儿进程。

一个消息的必要信息可表示为一个四元组<m.source,m.ssn,m.dest,m.rsn>,其中m.source表示消息m的发送进程标识，m.ssn表示消息m的发送次序，m.dest表示消息m的接收进程标识，m.rsn表示消息m的接收次序。

目前在分布式系统中主要存在两种消息日志协议，乐观消息和悲观消息日志协议。

乐观消息日志，进程之保存消息必要信息至日志文件与进程间的通信是异步的，系统中可能存在孤儿进程。在此类协议中，任一进程p保存已接收消息m_i的必要信息（<m.source,m.ssn,m.dest,m.rsn>）至日志文件之前允许发送消息m_j至其它进程q。当进程p发生故障时，由于已接收消息m_i的必要信息可能未保存至日志文件且p可能已发送消息m_j至q，因此进程q可能成为孤儿进程。乐观日志协议下，由于进程无需维持消息必要信息保存至日志文件与进程间通信的同步性，因此进程在无故障运行时具有良好的性能；但在故障恢复时需要复杂的恢复计划，以消除孤儿进程。

悲观消息日志，消息的保存与发送是同步的，只有所有已提交的消息的必要信息(<m.source,m.ssn,m.dest,m.rsn>)写入坚固存储器之后才允许进程发送消息。在故障恢复时，由于悲观消息日志必定不会出现孤儿进程，因此故障进程只需重新处理先前处理过且已保存的消息,从而实现进程状态的恢复。然而，进程无故障运行时由于需保持消息必要信息的保存与发送的同步，由此必然大大降低了系统无故障运行时的性能。

在乐观消息日志协议中，由于消息的必要信息<m.source,m.ssn,m.dest,>在进程发生故障时可能未能保存至日志文件，传统的消息协议下消息的接收次序m.rsn是不可恢复的，因而系统的进程不得不回退以重新发送和接收这些未保存消息。乐观消息日志中由于消息保存至日志文件和进程通信的异步性因而可能导致消息接收进程中消息接收次序丢失。

与现有消息日志恢复方法比较：

不同消息日志恢复协议具有不同的性能评价指标，可使用以下五个指标去评价一个恢复协议的性能：

1、N.ckpt,每个进程所需检查点数。

2、INFOR.add，一个应用消息所携带的额外信息量。

3、SYS.num,恢复每个故障进程所需交换的系统消息数量。

4、DIS.rol,进程的回退距离。

5、N.roll,恢复期间需回退的进程数量。